Elektrik ve Elektromanyetik Yöntemler ile Doğu Karadeniz ... · neyinde ise Karadeniz Teknik üniversitesi yer almak-tadır. Bölgede deniz kıyısına paralel yüksek sıradağ-lar

Yerbilimleri, 2018, 39 (2), 141-154Hacettepe Üniversitesi Yerbilimleri Uygulama ve Araştırma Merkezi BülteniBulletin of the Earth Sciences Application and Research Centre of Hacettepe University

Elektrik ve Elektromanyetik Yöntemler ile Doğu Karadeniz (Trabzon, Türkiye) Kıyı Şeridinde Deniz Suyu Girişiminin Çevreye Olan Etkisinin Araştırılması

The Investigation of Environmental Effect of Sea Water Intrusions in Eastern Black Sea Coastal Area (Trabzon, Turkey) Using Electric Resistivity and Electromagnetic Methods

ALİ ERDEN BABACAN1*1* Karadeniz Technical University, Department of Geophysical Engineering, 61080/Trabzon-Turkey

Geliş (received) : 1 Kasım (November) 2017 Kabul (accepted) : 28 Temmuz (July) 2018

ÖZElektrik ve elektromanyetik yöntemler kıyı bölgelerinde olası tuzlu su girişiminin haritalanmasında oldukça yararlı yöntemlerdir.

Olası tuzlu su girişiminin; çevreye, yol güzergâhlarına, yeraltı sularına ve tarımsal toprak üzerine birçok olumsuz etkiye neden

olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada, Doğu Karadeniz bölgesinde yer alan Trabzon ilinde seçilen bir kıyı şeridinde deniz suyu

girişiminin olup olmadığının belirlenmesi için bir dizi Jeofiziksel araştırma gerçekleştirilmiştir. Ayrıca çalışma alanına yakın olan

bir viyadüğün beton ayaklarına deniz suyunun etkisinin olup olmadığı belirlenmeye çalışılmıştır. Bu amaçla, çalışmada frekans

ortamı elektromanyetik yöntem olan Slingram yöntemi ve elektrik özdirenç tomografi (ERT) yöntemi kullanılmıştır. Bu kapsamda,

11 profil de Slingram yöntemi ile 8 profilde de ERT yöntemi kullanılarak veriler toplanmıştır. Slingram yöntemi ile 1 boyutlu olarak

toplanan veriler birleştirilerek 2 boyutlu görünür iletkenlik haritaları oluşturulmuş, ERT verilerinin 2 boyutlu ters çözümünden de

yeraltının özdirenç dağılımı elde edilmiştir. Sonuç olarak, hem çalışma alanının önemli bir kısmında hem de çalışma alanına yakın

olan viyadüğün beton ayaklarında yaklaşık 15 m derinliklere kadar tuzlu su girişiminin etkisinin olmadığı tespit edilmiştir.

Keywords: Slingram, elektrik özdirenç tomografi, tuzlu su girişimi, Karadeniz,

ABSTRACTGeophysical methods are beneficial for mapping of possible fresh and salt water intrusion in coastal regions. As it well knows, possible sea water intrusion might have negative impacts on environmental, groundwater quality and agricultural soil. In this study, a geophysical survey was performed along to shoreline of the province of Trabzon in the Eastern Black Sea in order to determine possible sea water intrusion. Furthermore, it has been tried to determine whether the effect of sea water on the concrete feet of a viaduct near the study area. For this purpose, Slingram method which is a frequency domain electromagnetic method and electrical resistivity tomography (ERT) method were used. In this context, Slingram and 2D ERT data were collected along 11 profiles and 8 profiles at the selected area, respectively. 2D terrain conductivity maps were created from 1D Slingram measure-ment profiles, and the resistivity distribution of the underground was obtained from 2D inversion of ERT data. Finally, it has been determined that there is no effect sea water intrusion at least up to 15 meters in depth both in a significant part of the study area and the concrete pillar of the viaduct, which is close to the working area.

Anahtar Kelimeler: Slingram, Electrical resistivity tomography, Sea water intrusion, Black Sea

* A.E. Babacane-posta: [email protected]

GİRİŞ

Elektrik ve elektromanyetik yöntemler kıyı bölgele-rinde deniz suyu girişiminin araştırılmasında başarılı bir şekilde uygulanabilmektedir. Tuzlu su girişiminin meydana gelmesi tatlı suların kalitesinin bozulması-na, tarımsal toprağın verimliliğinin düşmesine, denize yakın olan yol, köprü veya viyadük ayaklarının zarar görmesi gibi bir çok çevresel probleme neden ola-bilmektedir. İnsanlar eski dönemlerden beri kıyı böl-gelerini verimli toprakların olması, suya ulaşımın ko-laylığı, deniz ticareti gibi sebeplerden dolayı yerleşim yeri olarak tercih etmişlerdir. Günümüzde zamanla değişen çevre ve iklim koşulları, nüfus yoğunluğunun artışı tatlı suya ulaşımı giderek zorlaştırmaktadır. Bu gibi sebeplerden dolayı bu alanlarda meydana gelen olumsuz değişikliklerin sürekli izlenmesi gerekmek-tedir. Bu tür alanlar bütün jeofizik yöntemler gibi ha-sarsız olan ve çevreye zarar vermeyen, elektrik ve elektromanyetik yöntemler ile sürekli olarak izlenerek meydana gelen değişimler kolayca haritalanabilir. Deniz suyunun yeraltı sularına ve tarımsal toprağa verdiği zarar dışında özellikle günümüzde mühendis-lik yapılarına ve bunlardan sahil boyunca yapılan çok sayıda yol ve bu yollara bağlantılı olan köprü ve vi-yadük ayaklarına da tuzlu suyun etkisi araştırmalıdır. Deniz suyu ya da tuzlu su girişiminin uzanımı jeolojik formasyonlara (Himi vd., 2010), akifer tipi ve kalınlığı-na (Chachadi ve Ferreira, 2005), iklimsel değişiklere bağlı olarak deniz suyunda meydana gelen yükselme (Nguyen vd., 2009) gibi pek çok faktöre bağlı olarak birkaç metreden kilometrelerce uzaklığa kadar, ka-raya doğru değişim gösterebilir. Deniz suyu, jeolojik formasyonların elektriksel iletkenliğinin belirgin bir şekilde artmasına neden olur. Diğer bir deyişle deniz suyu girişiminin artmasıyla formasyonun özdirenci azalacaktır. Yanal ve düşey yönde iletkenlik dağılı-mı frekans ortamı elektromanyetik yöntem ile belir-lenebilirken, aynı zamanda çalışılan alanın özdirenç değişimi 2 boyutlu elektrik özdirenç tomografi yön-temi ile haritalanabilir. Deniz suyu girişiminin elektrik ve elektromanyetik yöntemler ile araştırılması bir çok yazar tarafından çalışılmıştır (Himi vd., 2010; Khalil vd., 2012; Nenna vd., 2013; Chitea vd., 2015, Ardali vd, 2015, 2016).

Çalışma alanı Doğu Karadeniz bölgesinde yer alan Trabzon ilinin doğu kısmında yer almaktadır (Şekil 1a). Bölge tamamıyla karmaşık ve düzensiz bir dolgu sa-hası olup, içerisinde her türlü malzeme bulunmakta-dır. İnceleme alanının denize uzaklığı yaklaşık 40-45 m olup, sahil yoluna paralel olarak uzanmaktadır. Bu

alanın hemen doğusunda Trabzon havalimanı ve gü-neyinde ise Karadeniz Teknik üniversitesi yer almak-tadır. Bölgede deniz kıyısına paralel yüksek sıradağ-lar hâkimdir. Doğu-Batı doğrultusundaki bu dağlar, Karadeniz kıyısının hemen gerisinde uzanmaktadır. Nüfusun çoğu dağlar ve kıyı şeridi arasında kalan dar ve düzlük alanlarda yaşamaktadır. Bu bölgenin çoğunluğunda tarımsal topraklar sınırlı olup genel-de yoğun bir bitki örtüsüyle kaplıdır. Ayrıca, çalışılan bölgede sıklıkla heyelanlar meydana gelmekte, bu durum tarımsal toprakların azalmasına ve zarar gör-mesine neden olmaktadır. Ayrıca, son yıllarda Doğu Karadeniz sahili boyunca birçok yol, köprü, tünel ça-lışması mevcut olup, bu yapılara deniz suyunun ne derece etki ettiğinin de belirlenmesi gerekmektedir.

Doğu Karadeniz Bölgesi kıyı şeridinde genellikle yaz-lar sıcak, kışlar ılık ve her mevsim yağışlı bir iklime sahiptir. Trabzon yıl içerisinde önemli derecede ya-ğış alan illerden biri olup, yıllık ortalama yağış miktarı 68,23 mm ve ilkbahar aylarının ortalaması ise 55,77 mm’ dir (www.mgm.gov.tr). Genel olarak bu bölge-de, Liyas’tan Eosen’e kadar belli zaman aralıklarında gelişimini sürdüren magmatik kayaçlar ve magmatik faaliyetlerin durduğu dönemlerde çökelen tortul istif-ler hâkimdir. Çalışma alanında geniş yüzeylenmeler veren tortul ara katkılı andezit, bazalt ve piroklastit-lerden oluşan jeolojik birim, Güven (1993); tarafından tanımlanan Kabaköy Formasyonu (Şekil 1b) ile ben-zer özelliklere sahip olduğu için aynı adla isimlendi-rilmişlerdir. Çalışma alanı ve civarında hâkim litolojik birim bazalt ve andezitik volkanik kayaçlar olmakla beraber, ölçüm alınan alan tamimiyle dolgu sahasıdır.

Bu çalışma kapsamında, olası deniz suyu girişiminin ne kadarlık bir alanda etkin olduğunu ve çalışılan ala-na yakın olan sahil yolu bağlantı noktalarından biri olan viyadüğünün ayaklarının deniz suyu girişiminden etkilenip etkilenmediği elektrik ve elektromanyetik yöntemler ile belirlemeye çalışılmıştır. Sonuç olarak denize hem paralel hem de dik olmak üzere toplam 11 profilde Slingram ve 8 profilde de elektrik özdirenç tomografi (ERT) verisi toplanarak deniz suyunun giri-şim yaptığı alanlar tespit edilmeye çalışılmıştır.

JEOFİZİK ÖLÇÜMLER VE BULGULAR

Bu çalışma ilkbahar aylarında gerçekleştirilmiş olup, 11 profilde Slingram yöntemi ile 8 profilde de ERT yöntemi ile veriler toplanmıştır. Toplanan veriler de-ğerlendirilerek yer altının elektrik özdirenç ve görünür iletkenlik dağılımı ortaya çıkarılmıştır.

Babacan / Yerbilimleri, 2018, 39 (2), 141-154142

Slingram Yöntemi

İlk olarak çalışma sahasında nispeten haritalamanın daha hızlı ve kolay olduğu aktif kaynaklı frekans or-tamı elektromanyetik yöntem olan Slingram tekniği kullanılmıştır. Slingram tekniğinde verici halka yardı-mıyla sürekli bir elektromanyetik alan üretilir ve bu

alan birincil manyetik alanının oluşmasını sağlar. Yer

içerisinde iletken bir yapı olduğu durumda birincil

manyetik alan, ikincil bir manyetik alanı meydana

getirir. Bu birincil ve ikincil manyetik alanlar alıcı bir

halka yardımıyla kayıt edilir. İkincil manyetik alanın

birincil manyetik alana oranından yer içinin elektrik

Şekil 1. (a) Çalışma alanına ait yer bulduru (a) ve jeoloji haritası (b) (Güven, 1993; Baykan, 2011’den değiştirilerek).Figure 1. The location (a) and geological map of the study area (modified from Güven, 1993; Baykan, 2011).

Babacan / Yerbilimleri, 2018, 39 (2), 141-154 143

iletkenliği belirlenmektedir (McNeill, 1980). Yer içinin iletkenliğini önemli ölçüde tuzluluk etkilemektedir. Bununla birlikte yerin kil içeriği, nem içeriği, sıcaklık, gözeneklilik ve toplam çözülmüş madde miktarı gibi etkiler iletkenliği etkileyen diğer faktörlerdir. Slingram ölçümleri Geonics marka EM34-3 aleti ile toplanmış-tır. Bu alet alıcı-verici halka ve bunlara bağlı kontrol birimlerinden oluşmaktadır. İletkenlik değerleri direk olarak alıcı kontrol birimden mS/m cinsinden okuna-bilmektedir. EM34-3 aletinde sabit 3 farklı alıcı-verici halka arası mesafe olup, bu mesafeler 10 m, 20 m ve 40 m’ dir (Şekil 2). Halkalar arası uzaklıklar için frekans değerleri Çizelge 1’de verilmiştir. Alıcı-veri-ci halkanın ölçüm alınan yüzeydeki konumuna göre düşey manyetik dipol (VDM) ve yatay manyetik dipol mod (HDM) olmak üzere iki farklı modda ölçüm alı-nabilmektedir (Şekil 2). Ölçümlerde araştırma derin-liği alıcı-verici halkanın frekansına ve ölçüm moduna göre değişmektedir. Çizelge 1’de alıcı-verici halka mesafeleri ve ölçüm modları için araştırma derinlikleri görülmektedir (McNeill, 1980).

Slingram yönteminde alıcı verici halka aralığı 10 m ve ölçüm noktaları arası uzaklık 2 m seçilerek hem düşey manyetik hem de yatay manyetik dipol mod-da ölçümler toplanmıştır (Şekil 3). İlk 7 ölçümde her bir profil uzunluğu 44 m olup 161 noktada ölçüm alınmıştır. Ölçümler batıdan doğuya doğru olacak şekilde alınmış ve her bir profil aralığı 5 m’dir. Bu kı-sımda alınan ölçümlerde ilk profilin denize olan uzak-lığı yaklaşık 45 m’dir. Bu alanda 7 profile ek olarak

yaklaşık kuzey-güney yönlü olmak üzere 4 profilde daha ölçümler alınmıştır. Ölçüm noktaları arası 2 m olmak üzere toplamda 164 noktada veri toplanmıştır. Her bir profilin uzunluğu 80 m olup, profil aralıkları 9 m’dir. Her iki kısımda da alınan ölçümlerin sonuçları Şekil 4 ve 5’ te verilmiştir. Ayrıca ilk 7 profil ve son 4 profil birleştirilerek çalışan ortama ait 2 boyutlu görü-nür iletkenlik haritaları elde edilmiştir (Şekil 6, 7). Şe-kil 6b ve 7b’de görünür iletkenlik değişimleri Şekil 6a ve 6b’ye göre daha geniş bir aralığa karşılık geldiği için, kesitler üzerindeki değişimleri daha iyi görebil-mek açısından farklı renk skalaları kullanılmıştır. Hal-ka aralığı 10 m için hem HDM hem de VDM modunda yapılan ölçümler Çizelge 1 göre değerlendirildiğinde, teorik olarak nüfuz edilebilen derinlik HDM modu için 7.5 m ve VDM modu için ise yaklaşık 15 m olarak öngörülmektedir. Ancak ortamın iletkenliğine göre nüfuz edilebilen derinlik değişebilmektedir. Şekil 4’te verilen ilk 7 profil için görünür iletkenlik değişimleri incelendiği zaman, bütün profillerde HDM modu için elde edilen değerlerde (25-48 mS/m arasında) çok fazla bir değişim gözlenmemiştir. Bununla birlikte, VDM modunda elde edilen görünür iletkenlik değer-lerinde ise, özellikle 1, 5, 6 ve 7. profillerde önemli değişimler görülmektedir. 2, 3, 4. ve 5, 6, 7. profillerin ise belirli alanlarında hem HDM hem de VDM mo-dunda elde edilen değerler nispeten birbirine yakın olup derinlikle iletkenlikte fazla bir değişim meyda-na gelmemektedir. Ancak, elde edilen verilerde dik-kat çekici iki değişim mevcuttur: (1) 1. profilde HDM modunda elde edilen iletkenlik değerleri sabit bir

Şekil 2. Slingram ölçüm düzeneğinin şematik bir görünümü. Rx ve Tx sırasıyla alıcı-verici halka.Figure 2. A schematic view of the Slingram measurement setup. Tx and Rx transmitter-receiver loop respectively.


değişim göstermekte ve ortalama 30-40 mS/m ara-sında değişmektedir. Buna karşılık, VDM modunda elde edilen iletkenlik değerleri özellikle yatayda 10-40 m’ler arasında ciddi bir yükselim göstermektedir. Bu durum da, derine doğru iletkenliğin arttığını ve bu-nun sebebinin ise tuzlu su girişiminden kaynaklandığı düşünülmektedir. (2) ikinci dikkat çekici durum ise 5, 6, ve 7. profillerde gözlenen negatif ve pozitif yön-de meydana gelen ani iletkenlik değişimidir. Bu son üç profilde negatif iletkenlik değerleri elde edilmiştir. Yalnızca VDM modunda okunan bu negatif iletkenlik

değerleri EM34-3 aletinin değeri okuma aralığından kaynaklanan bir durum olup, yeriçinin iletkenlik de-ğerleri 700 mS/m değerini aştığı zaman, aletin oku-duğu görünür iletkenlik değerleri sıfıra doğru gitmek-te ve bu değer büyüdükçe iletkenlik değerleri nega-tif olarak okunmaktadır (Geonics, 2009). Slingram çalışmalarında negatif iletkenlik ve bu şekildeki ani değişimlerin genelde yer altındaki metalik bir iletken-den veya bir süreksizlik zonundan kaynaklandığı dü-şünülmektedir (McNeill, 1980; Hayles, 2004; Tsikudo, 2009; Selepeng, 2016). Şekil 5’te ikinci kısımda elde

Şekil 3. Slingram ve elektrik özdirenç ölçüm profillerin konumları. Sarı kesikli çizgiler Slingram ölçüm hatlarını, kırmızı kesikli çizgiler ise elektrik özdirenç hatlarını göstermektedir.

Figure 3. The locations of the Slingram and electrical resistivity measurement profiles. Yellow dotted lines show Slingram measurement, and red solid lines show electrical resistivity profiles.

Çizelge 1. Alıcı-verici halka mesafesi için frekans değerleri ve araştırma derinlikleri (McNeill, 1980).Table 1. Frequency values and penetration depths for transmitter-receiver loop distances (McNeill, 1980).

Alıcı-verici halka mesafesi (m) Frekans (kHz)Araştırma Derinliği

Yatay Dipol Mod Düşey Dipol Mod

10 6.4 7.5 15

20 1.6 15 30

40 0.4 30 60


Şekil 4. Görünür iletkenlik değerlerinin değişimi. Kırmız noktalar VDM modunda, mavi noktalar ise HDM modunda alınan ölçümleri göstermektedir. a, b, c, d, e, f, g sırasıyla 1-7. profiller.

Figure 4. Apparent Conductivity values. The red and blue dots show the measurements taken in VDM and HDM mode respectively. The letters a, b, c, d, e, f, g indicate respectively from 1. to7. profiles.


Şekil 5. Görünür iletkenlik değerlerinin değişimi. Kırmız noktalar VDM modunda, mavi noktalar ise HDM modunda alınan ölçümleri göstermektedir. a, b, c, d sırasıyla 8-11. profiller.

Figure 5. Variations of apparent conductivity values. The red and blue dots show the measurements taken in VDM and HDM mode respectively. The letters a, b, c, d respectively from 8. to11. profiles.

Şekil 6. 1-7. profiller için 2B görünür iletkenlik kesitleri. a) HDM modu, b) VDM modu.Figure 6. 2D apparent conductivity sections for 1-7. profiles. a) HDM mode, b) VDM mode.


edilen 8-11. profiller için görünür iletkenlik değerleri (28-50 mS/m arasında) incelendiğinde ise HDM mo-dunda elde edilen değer ilk 7 profilde de elde edilen değerlerle benzerlik göstermekte olup çok fazla bir değişim gözlenmemiştir. Ancak VDM modunda elde edilen değerlerde 8. profil hariç 9, 10 ve 11. profil-lerin özellikle ilk kısımlarında yani denize yakın olan alanlarda yüksek iletkenlik değerleri gözlenmiş olup, bu değerler denizden uzaklaştıkça azalmaktadır. Bu alanda dikkat çeken diğer bir olay ise; 8, 9, 10 ve 11. profillerin tamamında gözlenen, yatayda 30 m’lerden başlayıp batıya doğru yaklaşık 60 m’lere kadar uza-nan iletkenlik değerlerindeki ani azalım ve yükse-limdir. Bu kısımda da diğer ölçümlerdeki gibi VDM modunda negatif iletkenlik değerleri okunmuştur. Bu negatif iletkenlik ve görünür iletkenlik eğrisinde meydana gelen bu ani azalım ve yükselime metalik bir nesnenin sebep olabileceği düşünülmektedir. Şe-kil 5’te yatayda 30-60 m’ler arasında gözlenen bu tür değişim ve gözlenen negatif iletkenlikler yeraltında ki metalik bir nesnenin varlığından kaynaklanabilir. Şekil 6a ve b’de ilk 7 profil için HDM ve VDM mod kullanılarak elde edilen görünür iletkenlik değerlerinin

birleştirilmesinden oluşturulan 2B kesitlerde, çalışı-lan alanın görünür iletkenlik dağılımı elde edilmiştir. Özellikle VDM modunda yüksek iletkenlikle alanların değişimi açıkça gözlenmekte ve tuzlu su girişimi ve süreksizlik ya da metalik bir nesne varlığının olabile-ceği alanlar belirgindir. Şekil 7’de ise ilk 7 profille aynı şekilde elde edilmiş olan son 4 profilin (8-11) görünür iletkenlik kesitleri incelendiğinde ise HDM modunda elde edilen kesitte (Şekil 7a) genel olarak düzgün bir değişim gözlenmekle birlikte, yerel olarak bazı alan-larda nispeten daha yüksek iletkenlik değişimleri gözlenmiş olup, çalışma alanın düzensiz bir dolgu sahası olduğu düşünüldüğünde, bu nispeten yüksek iletkenlik gözlenen alanların atık iletken bir malzeme-den veya kil içeriği daha yüksek bir alandan kaynak-lanmış olabileceği varsayılmaktadır. Şekil 7b’de VDM modunda elde edilen kesitte tuzlu su girişimin oldu-ğu alan (70-100 mS/m olan kısımlar) belirgin bir şekil-de gözlenmektedir. Ayrıca bu kesitte dikkat çeken di-ğer bir önemli olay ise, alanın doğu tarafından güney batıya doğru (düşey uzaklıkta 30-60 m’ler ve yatay uzaklıkta ise kesitin hemen hemen tamamı) belirgin bir şekilde izlenebilen, negatif iletkenlik değerleri

Şekil 7. 8-11. profiller için 2B görünür iletkenlik kesitleri. a) HDM modu, b) VDM modu.Figure 7. 2D apparent conductivity sections for 8-11. profiles. a) HDM mode, b) VDM mode.


gösteren bir alanın mevcut olmasıdır. Burada şekil-den de görüldüğü gibi iletkenlik değerleri önce nega-tif yönde daha sonra ise pozitif yönde pik vermekte-dir. İki pik noktası arası uzaklık alıcı verici halka arası uzaklık ile de uyumludur. Bu ani pik değişimin olduğu kısım metalik bir nesnenin varlığını işaret etmektedir.

Elektrik Özdirenç Yöntemi

Elektrik özdirenç yöntemi, temel olarak yeraltına bir çift akım elektrotu ile gönderilen doğru akımdan kay-naklanan elektriksel potansiyelin yeryüzünde diğer bir çift potansiyel elektrotu ile ölçülmesine dayan-maktadır. Elektriksel potansiyelin dağılımı, yerin özdi-renç değişimine bağlı olmaktadır (Telford vd., 1990). Elektrik özdirenç yöntemi bir çok alanda uzun yıllar-dan beri araştırmacılar tarafından kullanılmaktadır (Karlık ve Kaya, 2000; Kaya vd., 2007; Yogeshwar vd., 2012; Orlando, 2013; Kaya vd., 2015; Elmas, 2017). ERT yönteminde, çok kanallı doğru akım verisinden yerin 2B özdirenç dağılımı ortaya çıkarılmaktadır. 2B elektrik özdirenç çalışmaları ile jeolojik yapıların ya-nal ve düşey yöndeki değişimleri belirlenebilmektedir. ERT yöntemi ile araştırılan yer altı yapısı yüksek çö-zünürlükte görüntülenebilmektedir.

Bu çalışma sahasında ERT yöntemi ile iki alanda bir-birine paralel 4 profilde olmak üzere toplamda 8 profil olacak şekilde Wenner dizilimi kullanılarak ölçümler alınmıştır (Şekil 3). ERT ölçümlerinde 41 elektrot kul-lanılmış ve elektrot aralıkları 2 m seçilerek toplamda 80 m’lik bir alan taranmıştır. İlk 4 profilde (1-4) profil aralıkları 10 m ve ikinci dört profilde (5-8) ise pro-fil aralıkları 9 m olarak seçilmiştir. ERT ile Slingram ölçüm profilleri aynı hatlar üzerindedir. Çalışmada görünür özdirenç verileri ABEM Terrameter LS cihazı ile toplanmış ve Res2Dinv programı (Loke, 2010) ile değerlendirilmiştir. Çalışma sahasına ait 2B özdirenç kesitleri Şekil 8-9’ da sunulmuştur. Slingram yöntemi ile elde edilen görünür iletkenlik kesitlerinde olduğu gibi özdirenç kesitlerinde de küçük değişimleri daha iyi görüntüleyebilmek için farklı renk skalaları kullanıl-mıştır. Şekil 8 incelendiğinde maksimum etki edilebi-len derinlik yaklaşık olarak 15 m’dir. İlk dört profilde (1-4) özdirenç değişimi genel olarak 10-250 Ohm-m arasında değişim göstermekle birlikte yalnızca birinci profilde yaklaşık 13 m’lerden sonra özdirenç değer-lerinin sınırlı bir alanda da olsa 4 Ohm-m’lerin altına düştüğü gözlenmiştir. Genel olarak 5 Ohm-m’lerden daha düşük özdirenç değerleri kısmen de olsa tuzlu su varlığını işaret etmektedir. İlk 4 profilde yaklaşık

5-5.5 m’lerde nispeten düzgün bir ara yüzey varlı-ğından bahsetmek mümkündür. İkinci 4 profilin (5-8) yer aldığı Şekil 9’ da ise yeraltının özdirenç dağılımı 1-700 Ohm-m’ler arasında oldukça geniş bir dağılım göstermekle birlikte, yalnızca 8. profilde elde edilen özdirenç kesitinde bu geniş dağılım görülmektedir. 5, 6, ve 7. profillerde ise özdirenç değişim aralığı daha sınırlıdır. 5, 6 ve 7 profillerde yaklaşık 13 m’lerden iti-baren çok sınırlı bir alanda düşük özdirenç değerleri (5-15 Ohm-m) mevcut olsa da, bu değerlerin tuzlu su varlığını gösterdiği düşünülmemektedir. 5-15 Ohm-m’lik özdirenç değişimleri daha çok tatlı suya doy-gun killi ortamlara karşılık gelmektedir. İlk 4 profilde olduğu gibi son dört profilde de yaklaşık 5 -5.5 m’ler civarında bir ara yüzey varlığından bahsedilebilir. Bu-rada dikkat çekici durum ise, diğer profillerde göz-lenmeyip 8. profilde gözlenen çok düşük ve nispeten çok yüksek özdirenç değerlerinin varlığıdır. Bu düşük ve yüksek özdirençlere yeraltında mevcut bir metalik kanalın varlığının (alandan geçtiği düşünülen atık su borusu gibi) sebep olabileceği düşünülmektedir.

SONUÇLAR ve TARTIŞMA

Bu çalışmada Slingram ve ERT yöntemleri kullanıla-rak çalışılan alana ait görünür iletkenlik ve özdirenç dağılımları ortaya konulmuştur. Görünür iletkenlik ve özdirenç kesitlerinden tuzlu su girişimin olup olmadı-ğı, tuzlu su girişimi olduysa ne kadarlık bir alanı etki-lediği belirlenmeye çalışılmıştır.

Doğu-batı yönlü alınan görünür iletkenlik ölçümlerine göre yalnızca birinci profilin VDM ölçümlerinde yak-laşık 10-35 m’lerde iletkenlik değerlerinin yükseldiği görülmüştür. Benzer şekilde alınan elektrik özdirenç kesitlerinde de yine yalnızca birinci profilde çok dü-şük özdirenç (<4 Ohm-m) değerleri ölçülmüştür. Her iki yöntemden elde edilen bu sonuçlar birbirlerini desteklemekte ve bu alanda kısmi bir tuzlu su giri-şimi olduğunu işaret etmektedir. Çalışma alanında güneye doğru gidildikçe iletkenlik değerleri düşerken, özdirenç değerlerinin yükselmeye başlaması, güne-ye doğru herhangi bir tuzlu su girişiminin olmadığı şeklinde değerlendirilmiştir. Doğu-batı yönlü alınan görünür iletkenlik ölçümlerin 5, 6 ve 7. profillerinde negatif ve pozitif yönde çok yüksek iletkenlik değer-leri ölçülse de, bu alanda elde edilen elektrik ölçüm-lerinde düşük özdirenç değişimi gözlenmediğinden dolayı burada yüksek iletkenlik varlığının tuzlu su giri-şimi ile değil de, yanal yönde bir süreksizlik varlığı ile ilişkilendirilmiştir. Kuzey-güney yönlü alınan görünür


iletkenlik ölçümlerinde ise 8, 9 ve 11. profillerin ilk 10 m’leri ile 8. profilde 30-40 m, 9. profilde 40-50 m ve 10 ile 11. profillerde ise 50-60. m’ler hariç diğer alanlarda hem HDM hem de VDM modunda benzer bir değişim gözlenmiştir. Her iki modda benzer deği-şim olması derine doğru iletkenliğin çok değişmedi-ğinin bir göstergesidir. Bununla birlikte 9, 10 ve 11. profillerin ilk 10 m’lerinde yüksek iletkenlik değerlerin olması, bu kısmın denize en yakın alan olduğu dü-şünülürse, bu yüksek iletkenliğin tuzlu su etkisinden kaynaklandığını göstermektedir. Bu alanda alınan özdirenç değerlerinde tuzlu su etkisi görülmemek-tedir. Bunun sebebi de Şekil 3’te de görülebileceği gibi görünür iletkenlik ölçümleri ile elektrik özdirenç ölçümlerinin başlangıç noktalarının aynı olmayıp, gö-rünür iletkenlik ölçümlerinin hat başlangıçlarının deni-ze daha yakın olmasıdır. Kuzey-güney yönlü elektrik ölçümlerinde özellikle 8. profilde çok düşük özdirenç değerleri gözlense de bunlar çok yerel olup, görünür

iletkenlik kesitleri ile de desteklenmediği için bu dü-

şük değerlerin tuzlu sudan kaynaklanmadığı şeklinde

yorumlanmıştır. Kuzey-güney yönlü görünür iletken-

lik kesitlerinde (8, 9, 10, 11. profil) dikkat çeken diğer

önemli bir detay ise, 30-60 m’ler arasında meydana

gelen ani iletkenlik azalımı ve artışıdır. Slingram yön-

temi ile elde edilen verilerdeki bu tür bir değişim yer

içindeki metalik bir nesnenin varlığını işaret etmekte-

dir. 8-11. profillerin birleştirilmesinden elde edilen 2B

görünür iletkenlik kesitinde (Şekil 7) metalik nesnenin

konumu ve yönelimi belirgin bir şekilde izlenebilmek-

tedir. Bu kısımda alınan elektrik özdirenç kesitlerinde

ise, özellikle 8. profilde yatayda 32-46 m’ler ve dü-

şeyde ise 5.5-8.5 m derinliklerinde olan ve göreceli

olarak çok yüksek özdirenç gösteren bir yapının var-

lığı mevcuttur. Bu yapının görünür iletkenlik kesitle-

rinde de olduğu düşünülen metalik içi boş bir kanali-

zasyon olabileceği düşünülmektedir.

Şekil 8. 2B ERT kesitleri. a, b, c, d sırasıyla 1-4. profilleri göstermektedir. Figure 8. 2D ERT sections. The letters a, b, c, d indicate respectively from 1. to 4. profiles.


Sonuç olarak görünür iletkenlik ve ERT kesitleri bir-likte değerlendirildiğinde tuzlu su girişiminin sadece denize en yakın alanlarda görüldüğü, güneye doğru bir yayılımın olmadığı tespit edilmiştir. Bununla bir-likte, çalışma alanın topografyası ve güneyden gelen Değirmendere ve Değirmendere’nin denize getirdiği malzemelerin oldukça kalın bir alüvyon yatağı oluş-turduğu dikkate alınırsa, bu alanda tuzlu suyunun hidrojeolojik açıdan da güney yönünde ilerlemesi pek mümkün gözükmemektedir. Doğu Karadeniz bölgesindeki yeraltı suyu taşıyan akifer niteliğindeki malzemeler çoğunlukla dere yataklarında dar vadi-lere sıkışmış alüvyonlardır. Yeraltı suyu hareketinin kontrolü çoğunlukla yüzey akışı tarafından kontrol edildiği için, bu tür dar alüvyonların denizle birleştiği alanlarda tuzlu su girişiminin alüvyon içine doğru ka-malanması beklenmez. Ayrıca, deniz suyunun güney yönde karaya doğru girişim yapmasına neden olabi-lecek, çalışma alanın ve çevresinde tatlı su çekmek amacıyla açılmış bir kuyu bulunmaması da deniz

suyu girişiminin olmamasına etki edecek faktörlerden biridir. Hem jeofizik verilerden hem de hidrojeolojik açıdan çalışmada alanında en azından 15 m derin-liklere kadar tuzlu su girişiminin geniş bir alanı etkile-mediği ve ayrıca denize yakın bir alandan geçen sahil yolu üzerinde mevcut olan viyadüğün ayaklarına bir etkisinin olmadığı anlaşılmaktadır. Ancak yine de bu alanda yapılacak bir proje kapsamında birkaç nokta-da sondaj veya hendek açmak suretiyle toplanacak toprak ve su örneklerinin analizi ile elde edilen Jeofi-zik verilerin desteklenmesi çalışmanın katkısını daha somut olarak ortaya koyacaktır.

Bununla birlikte tuzlu su girişimin belirlenmesi ama-cıyla yapılan bu çalışma kapsamına ek olarak, Sling-ram yöntemi ile çalışma alanında mevcut olan bir kanalizasyon veya atık su borusu gibi metalik bir nesnenin varlığının da başarıyla haritalandığı görül-müştür.

Şekil 9. 2B ERT kesitleri. a, b, c, d sırasıyla 5-8. profilleri göstermektedir. Figure 9. 2D ERT sections. The letters a, b, c, d indicate respectively from 5. to 8. profiles.


KATKI BELİRTME

Yazar, arazi verilerinin toplanmasında yardımcı olan Jeofizik Mühendisliği Bölümü öğrencilerinden Asker-han Burak ŞAHİN, Uğur ÇINAR, Hasan TURAN ve İhsan KUL’a; makalenin değerlendirme sürecinde gösterdikleri ilgi nedeniyle Yerbilimleri Dergisi Edi-törlüğüne; makalenin kalitesinin artırılmasında yapıcı eleştirilerde bulunan Prof.Dr. Çoşkun SARI ve Prof.Dr. Mehmet Ali KAYA’ya teşekkür eder.

KAYNAKLAR

Ardali, A., Gurer, A., and Tezkan, B., 2015. Geoelect-rical and geoelectromagnetic imaging in Durusu Basin, Istanbul. 8th Congress of the Balkan Geophysical Society, Chania, Gree-ce.

Ardali, A., Gurer, A. and Tezkan, B. 2016. Geoelectri-cal mapping of seawater intrusion in Durusu basin, Istanbul. 22nd European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Near Surface Geoscience, Barcelona, Spain.

Baykan, İ., 2011. Trabzon ili kırmızı killerinin jeotek-nik özelliklerinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bi-limleri Enstitüsü, Trabzon.

Chachadi, A.G., and Ferreira, J.P.L., 2005. Assessing aquifer vulnerability to sea-water intrusion using GALDIT method: Part 2- GALDIT indi-cators description. The 4th Inter-Celtic Col-loquium on Hydrology and Management of Water resources, Portugal.

Chitea, F., Georgescu, P., and Ioane, D., 2015. Ge-ophysical detection of marine intrusions in Black Sea. 6th Congress of Balkan Geoph-ysical Society - Budapest, Hungary.

Elmas, A., 2017. Gravite ve Elektrik Yöntemlerle Je-otermal Yapı Araştırması. International Con-ference on Research in Education and Sci-ence (ICRES), May 18-21, Kuşadası, Aydın. Proceeding Book, 700-703.

Geonics, 2009. EM34-3 & 34-3XL Operating Instructi-ons (For model with two digital meters).

Güven, İ.H., 1993. Doğu Pontidlerin Jeolojisi ve 1/250.000 ölçekli kompilasyonu. MTA Ya-yınları, Ankara, Türkiye.

Hayles, J., 2004. EM-31 &EM-34 Surveys near Spring Hill. Report. Hayles Geoscience Surveys Ltd.

Himi, M., Stitou, J., Rivero, L., Salhi, A., Tapias, J.C., and Casas, A., 2010. Geophysical surveys for delineating salt water intrusion and fresh water resources in the Oued Laou coastal aquifer. Near Surface - 16th European Mee-ting of Environmental and Engineering Ge-ophysics, Abstracts volume, Switzerland.

Kaya, M.A., Özürlan, G. and Şengül, E., 2007. Deli-neation of soil and groundwater contamina-tion using geophysical methods at a waste disposal site in Çanakkale, Turkey, Environ Monit Assess, 135:441–446.

Kaya, M. A., Özürlan, G. and Balkaya, Ç., 2015. Geo-electrical investigation of seawater intrusion in the coastal urban area of Çanakkale, NW Turkey, Environ Earth Sci, 73:1151–1160.

Karlık, G., and Kaya, M.A., 2000. Investigation of gro-undwater contamination using electric and electromagnetic methods at an open was-te-disposal site: a case study from Isparta, Turkey, Environmental Geology 40 (6).

Khalil, M.A., Abbas, A.M., Santos, F.M., Masoud, U., and Salah, H., 2012. Application of VES and TDEM techniques to investigate sea water intrusion in Sidi Abdel Rahman area, nort-hwestern coast of Egypt. Arab J Geosci, DOI 10.1007/s12517-012-0564-z.

Loke, M.H., 2010. RES2DINV software. Geoelectrical Imaging 2D and 3D. Instruction Manual. Ge-otomo Software, http://www.geotomosoft.com.

McNeill, J. P., 1980. Electromagnetic terrain conduc-tivity measurements at low induction num-bers: Geonics Ltd., Mississauga, Ontario, Canada, Technical Note, p. 1-15.

Nenna, V., Herckenrath, D., Knight, R., Odlum, N., and McPhee, D., 2013. Application and evaluation of electromagnetic methods for imaging saltwater intrusion in coastal aqui-fers: Seaside Groundwater Basin, California. Geophysics, 78, B77–B88.

Nguyen, F., Kemna, A., Antonsson, A., Engesgaard, P., Kuras, O., Ogilvy, R., Gisbert, J., Jorreto, S., and Pulido-Bosch, A., 2009. Characteri-zation of seawater intrusion using 2D elect-rical imaging. Near Surface Geophysics, 7, 377-390.

Orlando, L., 2013. GPR to Constrain ERT Data Inver-sion in Cavity Searching: Theoretical and


Practical Applications in Archeology. Jour-nal of Applied Geophysics, 89, 35–47.

Selepeng, A.T., 2016. Three Dimensional Numerical Modeling of Loop-Loop Electromagnetic Data at Low Induction Numbers, Graduate School of Engineering and Resource Sci-ence, Akita University, Japan, PhD Thesis.

Telford, W.M., Geldart, L.P., and Sheriff, R.E., 1990. Applied Geophysics, Second Edition, Cambridge University Press.

Tsikudo, B.K., 2009. Geophysical Investigation for Groundwater in the Gushiegu-Karaga and Zabzugu-Tatale Districts of the Northern Region of Ghana Using the Electromagnetic Method. Kwame Nkrumah University of Sci-ence and Technology, MSc Thesis.

Yogeshwar, P., Tezkan, B., Israil, M., and Candansa-yar M.E., 2012. Groundwater contamination in the Roorkee area, India: 2D joint inversion of radiomagnetotelluric and direct current resistivity data. Journal of Applied Geoph-ysics 76, 127–135.



Documents

Elektrik ve Elektromanyetik Yöntemler ile Doğu Karadeniz ... · neyinde ise Karadeniz Teknik üniversitesi yer almak-tadır. Bölgede deniz kıyısına paralel yüksek sıradağ-lar